FI66216C

FI66216C - Faergavlaegsningsfoerfarande

Info

Publication number: FI66216C
Application number: FI770724A
Authority: FI
Inventors: Henry A Fremont
Original assignee: Champion Int Corp
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-07
Publication date: 1984-09-10
Also published as: US4226673A; JPS6136962B2; DE2711072C2; FI66216B; CA1094956A; FI770724A; JPS52111890A; GB1523577A; DE2711072A1; SE7702798L; SE438099B

Description

I- -i r_, .... KUULUTUSJULKAISU //01 / jÄPa W (11) utlAcgningsskrift o o 21 6 ^ ^ (51) K«,Nu D 21 C 11/00 SUOM I—FI N LAN D pi) h«MtihUtiM-pKintMtt^i 770724 (22) HskwnhpSWS —Aieeknlngsdag 07.03.77 ' (23) AHnipaivt—>GIW(l»«tadaf 07.03.77 (41) TulWthilklMfcii — MWH ο*·μ*( 16.09.77

Patentti· j* raklfrihaWltua H-n ttenwiMi>Mwn μ lawgrtimiMi »ι.α.

Patent· och raglfrityralwn ' ' Amatan t>^d od> Mdjikftt— piMuni 31.05.84 (32)(33)(31) fyydtty nwUmi inwfriwte 15.03.76 USA(US) 666917 (71) Champion International Corporation, One Landmark Square, Stamford,

Connecticut 06901, USA(US) (72) Henry A. Fremont, Wyoming, Ohio, USA(US) (74) Oy Heinänen Ab (54) Värinpoistomenetelmä - Färgavlägsningsförfarande

Esillä olevan keksinnön kohteena on parannettu menetelmä värihiukkasten poistamiseksi vesipitoisista ulosvirtaavista aineseoksista paperin ja paperimassan valmistusprosesseissa ultrasuodattamalla, jolloin käytettävä puoliläpäisevä kalvo on polyetyleeni-imiinillä päällystetty polysulfonikalvo.

Paperimassaa ja paperia valmistettaessa tarvitaan suuria tilavuus-määriä vettä. Jatkuvasti kasvaneiden epäpuhtausnormien ja lisääntyneiden vesikustannusten johdosta on tullut välttämättömäksi käsitellä syntynyttä jätevettä eli ulosvirtaavaa seosta, joita tällaisissa menetelmissä syntyy, biokemiallisen hapon kulutuksen BHK värin, lämpötilan ja pH-arvon säätämiseksi ennen sen johtamista vesistöön kuten jokeen, järveen, virtaan, patoon tai sen tapaiseen.

Vaikkakin jätevesien lämpötila ja pH-arvo voidaan yleensä säätää taloudellisella ja helpolla tavalla jä saattaa täyttämään standardi-normien vaatimukset ja myös BHK-arvo voidaan säätää nykyisillä menetelmillä, ei ollut mahdollista tyydyttävällä ja taloudellisella tavalla poistaa värihiukkasia tällaisista jätevesistä.

66216

Eräs menettelytapa,joka on osoittautunut käyttöteknillisesti tyydyttäväksi värihiukkasten poistamiseksi on sellainen ultrasuodatusrengas-raenetelmä ja järjestelmä, joka on selostetty yhdysvaltalaisessa patenttijulkaisussa .3758 405. Tällainen menetelmä ja järjestelmä ei kuitenkaan ole osoittautunut tyydyttäväksi kaupallisia tarkoituksia varten kustannussyistä. Niiden selluloosa-asetaattikalvojen, joita käytetään, käyttöiät ovat lyhyet, mikä johtuu siitä hajoamisesta, jonka suuri lämpötila ja suuri pH aiheuttavat, minkä lisäksi ne täytyy usein ja vaikeuksin puhdistaa. On osoittautunut, että tällaiset kalvot vaativat käytössä päivittäistä puhdistamista ja että jätevesien pH-arvo on säädettävä arvoihin noin.9 tai pienemmäksi ja lämpötila 52°C, sopivimmin noin 3Ö°C, jotta estettäisiin kalvon hajoaminen (hydrolyysi).

Koska paperi- ja paperimassatehtaista tulevien jätevesien oH voi itseasiassa olla jopa 14 ja lämpötila jopa 82°C täytyy tällaiset jätevedet käsitellä edellä selostettuun tapaan ennen ultrasuodatusta selluloosa-asetaattikalvojen käyttöiän pidentämiseksi. Kokeet muiden kalvojen käyttämiseksi sen sijaan, kuten sekapolymeerikalvojen, joissa on kiinteä lataus, selluloosa-asetaattikalvojen sijasta, eivät ole osoittautuneet edullisiksi. Tällaiset kalvot eivät lisäksi ole tähän asti pystyneet riittävällä tavalla kestämään jätevesien suuria pH-arvoja ja lämpötiloja.

Nyt on löydetty parannettu menetelmä, jonka avulla on mahdollista nopeasti ja taloudellisesti poistaa värihiukkaset vesipitoisista jätevesistä, joita tulee paperimassa- ja paperitehtaista.

Esillä olevan keksinnön suojapiiriin kuuluu parannettu menetelmä värihiukkasten poistamiseksi paperin ja paperimassa valmistusmenetelmistä tulevista vesipitoisista jätevesistä ultrasuodatuksella, jolloin käytettävä puoliläpäisevä kalvo on polyetyleeni-imiinillä päällystetty polysulfonifilmi.

Kuten edellä on selostettu, soveltuu esillä oleva keksintö värihiukkasten poistamiseksi kaikista vesipitoisista jätevesistä, joita tulee paperi- ja paperimassatehtaifeta. Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa, jossa selostetaan liotussäiliöjätevesien käsittelyä. Liatussäiliöjätevesien, joita saadaan valkaisemattoman massa pesussa, luonnollinen lämpötila on noin 57° C ja luonnollinen pH-arvo on noin 11,5·'Liotussäiliöjätevedet ja kaustinen puutossuodos, joka saadaan 3 66216 massan valkaisusta yhtenäisessä voimapaperimassatehiaassa, sisältävät suunnilleen 80-90 i» siitä väristä, joka poistuu tällaisesta tehtaasta.

Tällaisten liotussäiliöjätevesien ultrasuodatus voidaan suorittaa millä tahansa ultrasuodatusmenetelmällä, mutta on edullista käyttää sellaista järjestelmää, joka on selostettu amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 3 758 405, jossa käytetään kierukaksi kelattuja kalvoja, jotka ovat liikutettavissa kennoissa. Esillä oleva menetelmä vaatii kuitenkin sitä, että käytetään erityisellä tavalla päällystettyjä kalvoja. Menetelmä vaatii lähemmin määriteltynä sen, että kalvo on polysulfonifilmi, joka on päällystetty ohuella kerroksella polyetyleeni· imiiniä.

Tällaiset päällystämättömät polysulfonifilmit ovat aikaisemmin tunnettuja samalla tavoin kuin tekniikassa, jonka mukaan tällaisia kalvoja päällystetään erilaisilla päällysteillä, joihin kuuluvat polyetyleeni-imihit. Edellä mainitut päällystetyt filmit ja menetelmä niiden valmistamiseksi eivät muodosta esillä olevan keksinnön mitään osaa, vaan sen sijaan niiden käyttö ultrasuodatuksessa.

Merkitykseltään erittäin tärkeä on se tosiasia, että ennen ultrasuo-datusta ei tarvita mitään liotussäiliöjäteveden esikäsittelyä. Sitä voidaan käsitellä värin poistamiseksi sen omassa pH-arvossa ja lämpötilassa, kun se poistuu liuotussäiliöstä. Tietyissä tapauksissa voi olla edullista suodattaa ensin jätevesi käyttämällä tavallisia ei-molekyylisuodattimia ja raffinointisuodattimia liettyneiden kiinteiden ainesten poistamiseksi ja ultrasuodatuskalvon kaiken likaantumisen estämiseksi tällaisten kiinteiden aineiden vaikutuksesta.

Sitä painetta, jossa ultrasuodatus tapahtuu, voidaan vaihdella laajoissa rajoissa. Voidaan käyttään niinkin pieniä paineita kuin 1,75 kp/cm - 28 kp/cm , jolloin kuitenkin on edullisinta käyttää paineita n. 7 - 14 kp/cm koska virtaama ja värihiukkasten pidättyminen kalvoon lisääntyvät paineen lisääntyessä. Kuten on laita muiden ultrasuodatinkalvojen suhteen, riippuu ylempi paineraja kalvon mekaanisesta lujuudesta ja kalvopakkauksen asteesta.

Kaupallisessa käytössä määrittyy käytettävien ultrasuodatinkennojen lukumäärä käsiteltävän jätevesivirtaaman kokonaismäärästä, kalvon pinta-alasta ja erotuksen tehokkuudesta, joihin vaikuttavat jäteveden. koostumus, käyttöpaine ia syöttövirtausnopeus (virtaama) kalvon kautta. Niin pian kuin nämä käyttöparametrit ovat tunnetut, 4 66216 voidaan ultrasuodatinkennojen lukumäärä laskea helposti tavalliseen tapaan. Lisäksi voidaan kennot mahdollisen kalvon likaantumisen ja suurien käyttöpaineiden välttämiseksi järjestää vaiheisiin peräkkäin, joiden välissä on pumput siten, että jätevesivirta voi kulkea peräkkäin niiden kautta askelittain. Tällä tavoin tarvitaan vain yksi ainoa läpikulku kalvon lävitse, jolloin aikaansaadaan se prosentuaalinen värin poisto, joka halutaan, ja tämä seikka tuo suuremman vapauden käyttöolosuhteisiin.

Virtaama riippuu paineesta, kuten edellä on selostettu, ja jätevedessä olevien kiinteiden aineiden pitoisuudesta. Virtaama vähenee kiinteiden aineiden määrän lisääntyessä.

Edellä esitetyn perusteella voidaan menetelmän vaatimat optimaaliset olosuhteet helposti määrittää kullekin tietylle jätevesivirralle. Vaikkakin värihiukkasten 100 $> poistaminen on teoreettisesti mahdollista, ei se ole käytännössä toteutettavissa niiden käyttökustannusten ja säätölaitteistojen takia, jotka tarvitaan tällaisten suurien jätevesimäärien käsittelyyn. Tämän johdosta tarkoittaa maininta "oleellisesti" kaikkien värihiukkasten poistamisesta jätevesivirrasta sitä, että noin 80-95 i» niistä poistetaan.

On saatu myös selvitetyksi, että ultrasuodatuksella voidaan poistaa myöskin muita suuren molekyylipainon omaavia orgaanisia aineita jätevedestä ja tämä on edullista sen johdosta, että tällöin tulee läpitunkeutuneen nesteen eli permeaatin BKK^arvo vielä pienenemään, kun se johdetaan virtaan, jokeen, järveen tai sen tapaiseen.

Ne värihiukkaset, jotka poistetaan jätevedestä, voidaan hävittää polttamalla, kuten lähemmin on selostettu yhdysvaltalaisessa patenttijulkaisussa 3 758 405·

Keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavalla esimerkillä.

Esimerkki

Suoritettiin joukko kokeita värin poistamiseksi liotussäiliöjätevedestä ns. luonnollisessa lämpötilassa (57°C) ja ns. luonnollisessa pH-arvossa (11,5) käyttämällä putkimaista kalvoa, jonka halkaisija oli 12 mm. Käytettiin viittä erilaista kalvoa, kahta päällystämätöntä polysulfonikalvoa Abcor HPP ja HFD, ja sellaisia polysulfonikalvoja, 5 66216 jotka olivat päällystetyt kolmella eri paksuisella kerroksella polyetyleeni-r-imiiniä, joista yhden paksuus oli 1,0 A (tyyppi C-10), toisen 5,0 A (tyyppi C-50) ja kolmannen 20,0 A (tyyppi C-200).

Maksimipaine, joka voitiin saada käytetyssä koejärjestelmässä, oli 3,15 kp/cm , niin pieniä paineita kuin 1,96 tai 3,08 kp/cnr käytettiin kiertonopeuden ollessa 17 litraa minuutissa. Menetelmä toteutettiin lämpötilassa 60°C, joka oli lämpimämpi kuin prosessin lämpötila, mikä seikka selittyy pumpuista aiheutuneesta lämpömäärän lisääntymisestä.

Alkuperäiset kokeet 1 ja 2 suoritettiin käsittelemättömillä (päällystämättömillä) kalvoilla ja toteutettiin 7,3 tunnin aikana syöttö-väkevyysolosuhteissa 2X. Poistettu väriprosentti on havainnollistettu taulukossa I ja kalvovirtaama on esitetty kraafisesti kuviossa 1 sekä käsittelemättömällä Abcor HFD-että HFD-kalvoille.

Kokeet 3 ja 4 suoritettiin käyttämällä tyyppiä C-200 olevaa päällystettyä polysulfonikalvoa 12,5 tunnin aikana. Väkevyysolosuhteissa 2X ja kalvoilla aikaansaadut poistot ovat esitetyt taulukossa I ja virtaaman vähentymiset ovat esitetyt kraafisesti kuviossa 2 sekä Abcor HFD- että HFD-kalvoille, jotka ovat käsitellyt tuotteella C-200. Virtaaman väheneminen osoittaa sen, että kun päällystetty kalvo antoi paljon paremman värin poiston kuin päällystämättömät kalvot, on pääl-lystys liian paksu optimaalista kaupallista käyttöä varten.

Kokeessa 4-10 suoritettiin tyyppiä C-10 ja C-50 niillä päälyste-tyillä kalvoilla kaikkiaan 185 tunnin aikana erilaisissa väkevyys-olosuhteissa ja tällöin saadut tulokset ovat esitetyt taulukossa I. Virtaama tulokset ovat esitetyt kraafisesti kuvioissa 3 ja 4 Abcor HFD-kalvoille, jotka ovat käsitellyt tuotteilla C-10 ja C-50. Mitään kalvojen puhdistusta ei tarvittu suuren virtaaman säilyttämiseksi kokeissa 185 tunnin aikana vastakohtana aikaisempiin kokeisiin, mikä seikka todistaa sen, että selluloosa-asetaattikalvo vaati puhdistuksen ainakin kerran päivässä. 1 i 6 6621 6

TAULUKKO I

KALVOILLA AIKAANSAADUT SUODATUSTULOSTEN TASOT ERILAISILLE KOMPONEN-TEILLE ____

Koe Syöttöväkevyys Suodatuaprosentt i _ olosuhteet 1 Väri TOC TS Johtokyky 1. Abcor HFD 2X 88 70 46 3 (käsittelemätön) 2. Abcor HFD 2X 84 66 39 3 (käsittelemätön) 3. Abcor HFD 2X 96 86 64 29 (käsitelty tuotteella C-200) 4. Abcor HFD 2X 96 85 63 27 (käsitelty tuotteella C-200) 5. Abcor HFD 2X 92 (käsitelty tuotteella C—10) 6. Abcor HFD 10X 98,1 93 81 31 (käsitelty tuotteella C-10) 7. Abcor HFD 20X 98,3 96 88 36 (käsitelty tuotteella C-10) 8. Abcor HFD 2X 96 (käsitelty tuotteella C-50) 9. Abcor HFD 10X 98,1 93 80 28 (käsitelty tuot1? teella C-50) 10. Abcor HFD 20X 98,3 95 86 32 (käsitelty tuotteella C-50) K1volymetriset väkevyysolosuhteet sillä hetkellä, jolloin näytteet otettiin.

% 7 66216

Ne hyvät tulokset, jotka saavutetaan päällystetyillä polysulfonikal- voilla, ovat sitä paremmat kuta suurempaa painetta käytetään. Edellä selostetut kokeet suoritettiin, kuten on mainittu paineessa 1,96 2 tai 3,08 kp/cm , kun taas täysimittaisessa tuotannossa tulisi käyttää

O

7,0 kp/cm painetta. Oletetaan, että käyttämällä tässä selostettuja p kalvoja, joilla aikaansaadaan virtaama 20,4 1/dm vuorokaudessa ja p 92 $> värinpoisto painee-ssa 3,08 kp/cm , aikaansaadaan virtaama 32,6 1/dm2 vuorokaudessa ja 94 i» värinpoisto käyttämällä 7,0 kp/cm2 painetta. Tällainen virtaama on 2-3 kertaa niin suuri kuin se, joka voidaan saavuttaa käyttämällä selluloosa-asetaattikalvoja samassa paineessa.

Erittäin tärkeä seikka on se, että esillä olevan keksinnön mukaan ei vaadita mitään jätevesien käsittelyä ennen ultrasuodatusta. Sitä käsitellään sen "normaalisessa" tilassa, so. siinä lämpötilassa ja pH-arvossa, jossa se poistuu varsinaisesta prosessista paperi- ja paperimassatehtaasta. Kuten edellä on mainittu, voidaan vaatia tietty suodatus kiinteisiin aineisiin nähden kysymyksen ollessa tietyistä jätevesistä. Lisäksi kalvojen likaantuminen on erittäin paljon vähäisempää ja tämän johdosta on laitteiston pysäyttäminen myös paljon vähäisempää kalvojen puhdistamista varten.

Kalvojen laatuun nähden soveltuu mikä tahansa polysulfoni ja siitä valmistetaan paksuudeltaan tavallisia ja huokoisten koolta tavallisia filmejä, jollaisia käytetään ultrasuodatuskalvoissa. Mitä tahansa polyetyleeni-imiiniä voidaan käyttää päällysteenä ja on edullista, että tällaisen päällysteen paksuus on noin 1,0-5,0 A, jolloin paksuudet 0,3-noin 15,0 A ovat soveliaita.

♦

Claims

6621 6 a

1. Menetelmä paperin ja paperimassan valmistusprosesseista tulevassa vesipitoisessa jätevedessä olevien värihiukkasten poistamiseksi, tunnettu siitä, että jätevesi, jonka pH-arvo on suurempi kuin noin 9 ja voi olla jopa 14 ja lämpötila on suurempi kuin 38°C ja voi olla jopa 82°C, ultrasuodatetaan puoliläpäisevän kalvon lävitse, joka on polyetyleeni-imiini1lä päällystetty polysulfonifiImi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteveden lämpötila on yli 52°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että u1trasuodatettavan jäteveden pH-arvo on noin 11,5 ja lämpötila noin 57°C.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteveden pH-arvo ja lämpötila ovat oleellisesti normaalit .

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätevesi on 1iotussäi1iöjätevesi .

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että polyetyleeni-imiinipäällysteen paksuus on noin 0,3-15,0 A.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu vaihe, jossa jätevesi suodatetaan kaikkien kerääntyneiden kiinteiden aineiden poistamiseksi ennen ultrasuoda- t u s t a . 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että po1yetyleeni-imiinipää1lyksen paksuus on 1,0-5,0 A, että jätevesi on liotussäiliöjätevesi ja että jätevesi suodatetaan siihen kerääntyneiden kaikkien kiinteiden aineiden poistamiseksi ennen ultrasuodatusta.